徐大勇 張振平 顏井亮

摘 要：隨著礦井高產(chǎn)高效的發(fā)展，膠帶運(yùn)輸機(jī)成為了大型礦井煤炭提升的主力。但是，由于在實(shí)際的煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，煤礦的開采具有不均衡性，并且膠帶機(jī)長(zhǎng)期處于空載或者輕載的運(yùn)行情況下，從而導(dǎo)致設(shè)備耗損比較嚴(yán)重，因此，在膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行中，根據(jù)煤量自動(dòng)匹配調(diào)速控制技術(shù)成為了人們研究的重點(diǎn)?；诖耍挛膶?duì)大距離膠帶運(yùn)輸機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)速效益進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：大距離；膠帶運(yùn)輸機(jī)；動(dòng)態(tài)調(diào)速；效益分析

引言

在當(dāng)前的煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，膠帶運(yùn)輸機(jī)是恒速運(yùn)行的，但是不能根據(jù)煤量的變化而進(jìn)行變速運(yùn)輸，隨后大功率高壓防爆變頻器為實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)變速運(yùn)行提供了有力的條件，且在大型煤礦變頻器驅(qū)動(dòng)的膠帶運(yùn)輸機(jī)中得到了應(yīng)用，但是其僅限于變頻器軟啟動(dòng)功能的應(yīng)用。因此，為了實(shí)現(xiàn)煤礦大距離膠帶運(yùn)輸機(jī)的節(jié)能降耗、增加經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)，人們對(duì)根據(jù)煤量自動(dòng)匹配調(diào)速控制技術(shù)關(guān)注度越來(lái)越高。

1膠帶運(yùn)輸機(jī)

1.1膠帶運(yùn)輸機(jī)的概述

膠帶運(yùn)輸機(jī)在物料運(yùn)輸裝備工程領(lǐng)域，不僅具有長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度以及持續(xù)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，而且運(yùn)行比較可靠、維護(hù)較為簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益比較顯著、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集中控制。同時(shí)，膠帶機(jī)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用相比于其他類型的運(yùn)輸設(shè)備而言是比較低的。因此，在煤礦工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，只要能夠使用到膠帶運(yùn)輸機(jī)的場(chǎng)合，都會(huì)優(yōu)先考慮利用膠帶機(jī)來(lái)運(yùn)送物料。除此之外，膠帶運(yùn)輸機(jī)與其他運(yùn)輸設(shè)備相比，還具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是，輸送能力的范圍較廣。輸送帶的寬度長(zhǎng)達(dá)200mm至5m，每小時(shí)的輸送能力也可以由幾噸到幾萬(wàn)噸；二是，運(yùn)送物料種類廣泛。其不僅可以用來(lái)運(yùn)送散裝物料，而且可以運(yùn)送塊狀物料及成件物料；；三是，輸送傾角大。正常的膠帶機(jī)可以輸送-15°～20°的角度，而使用特種結(jié)構(gòu)的輸送帶，輸送角可達(dá)90°；四是，卸料靈活、可靠性比較強(qiáng)、運(yùn)輸阻力較小、安全性能高。

1.2運(yùn)輸機(jī)的價(jià)值作用

運(yùn)輸機(jī)械是當(dāng)前物流行業(yè)中所使用的重要設(shè)備，其中帶式運(yùn)輸機(jī)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各個(gè)工程中。隨著現(xiàn)代化社會(huì)生產(chǎn)和科技水平的迅猛發(fā)展。帶式運(yùn)輸機(jī)也在朝著更長(zhǎng)遠(yuǎn)的方向發(fā)展。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，大距離膠帶運(yùn)輸機(jī)與傳統(tǒng)的一些運(yùn)輸方式相比，其更為經(jīng)濟(jì)、安全。因此，根據(jù)大距離膠帶運(yùn)輸機(jī)在工作生產(chǎn)中起到的運(yùn)輸作用，可分為以下幾點(diǎn)：第一，大距離膠帶運(yùn)輸機(jī)在整個(gè)輸送過(guò)程中保證了輸送效率，且輸送時(shí)間與輸送量成正比，從而使輸送工作的速度得到了提升，同時(shí)，在運(yùn)輸工程中很難出現(xiàn)遺漏和輸送不到位的情況，減少了運(yùn)輸資源的浪費(fèi)；第二，使得整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程達(dá)到了全自動(dòng)化，對(duì)在運(yùn)輸過(guò)程中的工程安全起到了很大的保證作用，相比于半機(jī)械化輸送和人力輸送要更加切實(shí)可行。

1.3運(yùn)輸機(jī)中拉緊裝置的作用

在大距離膠帶運(yùn)輸機(jī)中拉緊裝置的作用，主要包括以下幾點(diǎn)：第一，其能夠使輸送帶的張力達(dá)到最小化，從而防止輸送帶出現(xiàn)下垂過(guò)度的情況；第二，改善了因輸送帶過(guò)度使用而導(dǎo)致彈性出現(xiàn)伸長(zhǎng)的情況；第三，在過(guò)渡的過(guò)程中，將輸送帶所存在的阻力減少到了最小程度；第四，保證輸送帶在關(guān)鍵部位有一定的張力，防止在傳輸物件的過(guò)程中有打滑的現(xiàn)象出現(xiàn)；第五，能夠提供一個(gè)必要的路線給輸送帶的接頭。

2變頻調(diào)速的主要結(jié)構(gòu)

變頻驅(qū)動(dòng)是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且能夠滿足用戶在0～50Hz不同頻率下對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的要求，同時(shí)能夠?qū)﹄姍C(jī)的啟動(dòng)與停止進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)可控調(diào)速功能。同時(shí)，變頻調(diào)速技術(shù)一般采用矢量控制技術(shù)，在電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性和負(fù)載能力這兩方面有突出的優(yōu)點(diǎn)，在啟動(dòng)時(shí)加速時(shí)間和停止時(shí)減速時(shí)間設(shè)定范圍比較廣，能有效控制輸送機(jī)柔性負(fù)載的軟啟動(dòng)、軟停車，實(shí)現(xiàn)各驅(qū)動(dòng)裝置之間的功率匹配。此外，變頻調(diào)速系統(tǒng)主要是由主電路和控制回路兩個(gè)部分組成，其中主電路又是由供電部分、逆變單元和整流單元組成；而控制回路的大腦則是CPU，從而在膠帶運(yùn)輸機(jī)控制的過(guò)程中，可以增加頻繁重載啟動(dòng)膠帶運(yùn)輸機(jī)的壽命，實(shí)現(xiàn)低速驗(yàn)帶功能，并按照實(shí)際的需求對(duì)啟動(dòng)加速時(shí)間和停車減速時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，從而實(shí)現(xiàn)“S”速度曲線。

3全運(yùn)輸系統(tǒng)膠帶運(yùn)輸機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)速的應(yīng)用技術(shù)

全運(yùn)輸系統(tǒng)、大距離膠帶機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)速是根據(jù)整個(gè)膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的煤量負(fù)載以及煤流到達(dá)時(shí)間，計(jì)算、分析和預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間里膠帶機(jī)煤量負(fù)載的變化情況，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)速度調(diào)整，達(dá)到超前提速、滯后降速的目的，保證速度與負(fù)載匹配的同時(shí)，確保生產(chǎn)安全。

3.1膠帶運(yùn)輸機(jī)煤流圖像采集與處理技術(shù)

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，利用每條膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭與機(jī)尾所安裝的IPC以太網(wǎng)數(shù)字?jǐn)z像儀，對(duì)全運(yùn)輸系統(tǒng)膠帶運(yùn)輸機(jī)的煤量進(jìn)行視頻采集與識(shí)別。此外，將IPC接入礦井井下防爆交換機(jī)中，通過(guò)井下、井上千兆通訊網(wǎng)絡(luò)將視頻信號(hào)傳輸?shù)揭曨l信號(hào)處理單元，然后再對(duì)其進(jìn)行視頻采集和圖像處理、煤流識(shí)別工作，從而保證運(yùn)輸過(guò)程的安全性。

3.2動(dòng)態(tài)調(diào)速實(shí)現(xiàn)模型

基于視頻識(shí)別的礦井膠帶機(jī)閉環(huán)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)速控制系統(tǒng)，通過(guò)在膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾安裝的數(shù)字?jǐn)z像儀，獲取瞬時(shí)煤量圖像，然后再利用圖像處理方法、背景提取以及運(yùn)動(dòng)物體的識(shí)別，來(lái)獲取煤流寬度的相對(duì)值，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算與分析，從而得出準(zhǔn)確的煤量值。此外，根據(jù)所得的煤量值以及煤流到達(dá)的時(shí)間，采用開環(huán)方式進(jìn)行調(diào)整轉(zhuǎn)速；根據(jù)電機(jī)電流及煤量分布實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，使膠帶機(jī)的速度達(dá)到設(shè)定的比例；根據(jù)電機(jī)負(fù)載曲線、視頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)速控制。

3.3膠帶運(yùn)輸機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)速控制

在生產(chǎn)過(guò)程中，動(dòng)態(tài)調(diào)速控制是將視頻信號(hào)處理單元所識(shí)別的結(jié)果信息，傳送給膠帶運(yùn)輸機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)速控制單元后，再根據(jù)煤量的分布、負(fù)載趨勢(shì)和膠帶運(yùn)輸機(jī)當(dāng)前運(yùn)行速度等因素，對(duì)膠帶運(yùn)輸機(jī)的動(dòng)態(tài)進(jìn)行調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)膠帶運(yùn)輸煤量與運(yùn)行速度互相匹配。此外，根據(jù)膠帶運(yùn)輸機(jī)電機(jī)負(fù)載曲線和視頻信號(hào)信息，動(dòng)態(tài)調(diào)速控制單元與井下膠帶機(jī)PLC進(jìn)行雙向通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠帶機(jī)的調(diào)速控制。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前大力發(fā)展綠色能源的背景下，要想節(jié)約企業(yè)的生產(chǎn)成本，不斷提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，就要運(yùn)用膠帶機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)速控制技術(shù)。而基于視頻識(shí)別技術(shù)的礦井膠帶運(yùn)輸機(jī)閉環(huán)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)速控制系統(tǒng)，可以降低膠帶機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)大距離、全運(yùn)輸系統(tǒng)膠帶機(jī)的動(dòng)態(tài)調(diào)速，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]王娜娜.大功率帶式輸送機(jī)長(zhǎng)距離變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究[D].天津科技大學(xué)，2016.